地面火炬系统方案.docx

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技

术方案

总体设计说明

第一章：

综述

本方案应招标文件要求选用地面火炬系统。

1、本方案包含范围

l供货范围包括：

火炬系统设计、设备制造、设备检验和试验、自控仪表、电气设施、设备包装和运输以及设备的指导安装、调试、开车。

l提供备品备件和特殊工具。

l负责火炬装置的的技术指导、买方人员培训服务等。

l负责提供火炬装置的操作手册。

（1）设计

火炬装置布置在4×12米的范围内，负责对火炬装置内包括工艺、设备、自控、电气、土建等设计。

（2）施工、制造范围

负责制造、提供火炬界区燃烧器、火炬筒体、点火系统设备等（详见供货清单）及土建基础施工、设备安装等。

（3）检验和试验

负责按最新的国家或行业标准对火炬界区内所有设备、自控仪表、电气设施进行检验和试验。

（4）火炬筒体的保温隔热

火炬筒体安装完毕后内部全部做150mm厚的耐火锆铝纤维隔热层，以确保筒体外表面温度低于80度。

自控仪表——通过8路无纸记录仪收集、存储、传输、数字和线形显示，并预留4路信号通道供业主未来扩充使用。

说明：

整套系统采用西门子PLC自动控制，可无人值守，同时也可实现人工手动点火。

防雷接地

根据国家防雷静电接地标准，筒体壁厚达8MM以上时，增加接地措施，可视为避雷设施。

所有仪表电缆都放在钢套管内，钢套管有可靠防雷接地措施。

（7）管道

依现场主管路位置，卖方负责从离火炬界区最适当的管路接口处连接至火炬系统。

（8）电气

本设施总负荷约为22KW，所需电源由买方负责将电源引接到火炬自动点火控制柜位置。

（9）包装运输要求

卖方负责对所供设备材料进行包装，并保证所有设备、管道、阀门、自控仪表、保温隔热材料经过长途运输后到达施工现场时完好无损，包装、运输所依据的标准为《机电产品包装通用技术条件》GB/T13384-92；《包装储运图示标志》GB191-90；《运输包装收发货标志》GB6388-86。

（10）备品备件

卖方提供质保期内所需的备品备件（详见备品备件清单）

（11）人员培训和操作手册

负责火炬装置操作人员的培训（2-4人），并提供火炬装置操作手册。

2、性能保证

技术先进、运行可靠、使用寿命长、运行消耗低，能够保证系统安全、长周期的运行，并达到所有的环保指标。

产品（含外协件）的制造、检验符合国家和行业有关标准、规范且为满足技术要求的全新产品。

3、关键词：

●地面火炬燃烧系统：

安全、无烟、低噪；寿命长、占地少

●点火系统：

a、点火系统二套

b、设PLC自动控制点火系统一套

●点火对象：

点燃火炬燃烧器

●点火方式:

自动、现场手动

●点火信号：

压力信号

●火焰探测方式：

火焰探测器一套,，热电偶三套

4．3环保、环卫系统推荐案例

本公司所生产的火炬应用于安徽马鞍山垃圾填埋场（本项目为2003年联合国援助中国马鞍山垃圾填埋气体利用示范项目的全球招标，我公司在纽约一举

中标，因而进行了垃圾填埋气可控制燃烧火炬装置的研制和生产，成为国内本行业中代替进口的第一套）、上海环境集团宁波奉化垃圾填埋场、山东龙口垃圾卫生填埋场、山西吕梁垃圾填埋场、北京门头沟垃圾填埋场、青岛胶南垃圾填埋场、石家庄维尔康药业有限公司、石家庄华曙药业有限公司、大同制药厂等，所有设备至今长期运行稳定，安全可靠。

（具体参见业绩表）

第二章、地面火炬系统简述

2.1火炬排放系统组成

2.1.1增压系统，采用风机将气体压力提升至3-20KPa，以保证气体在管路以及烧嘴处的压力损失，选用的知名品牌的变频罗茨风机可满足不同的气体流量要求，全密封防爆型，采用全封闭风冷式电动机。

2.1.2防火系统，采用阻火器防止火焰倒吸入主管中，设备使用防火涂料粉刷，具有良好的防火安全使用功能。

2.1.3混风系统，采用两种方式引入：

一是预混风，进入烧嘴前将沼气同空气预混合；二是扩散，空气被抽吸至燃烧室。

两种状况下冷却空气均需通过控制百叶窗或打开通风口送入燃烧室。

2.1.4安全报警措施，采用甲烷/氧气分析仪对沼气气体成分进行在线监测，当氧气含量大于1% 时系统开始报警，超过5%时切断系统。

甲烷含量小于30%时系统开始报警，低于25%时关闭系统，可保证本火炬在填埋场安全操作运行。

在火炬筒体明显处装设红绿指示灯，可在远处明显观察到火炬正常运行或停机报警。

2.1.5火焰监测系统，由于热电偶的低耐热性，仪表读数滞后于火焰实际情况，灵敏度差；紫外火焰监测元件反应速度快，但镜头非常容易脏，需要经常擦洗。

热电偶安装位置及环境的不同，需要更换的时间从6个月到2年不等，而紫外火检推荐的更换时间为一年，但寿命可达5年，所以本火炬采用热电偶和紫外火检两种监测方式对燃烧状况进行监测，以确保火炬正常安全自动运行。

2.1.6点火系统,为保证地面火炬系统的安全运行，火炬点火采用两套点火系统。

点火枪安装在火炬燃烧器的火焰喷嘴处，直接点燃火炬燃烧器，保证在沼气中甲烷含量大于30%时，点火成功率为100%。

火炬系统设置了PLC自动点火、现场手动点火两种点火措施，以确保点火的安全可靠。

2.2地面火炬系统的布置（参见平面布置图）

地面火炬系统布置于甲方提供的场地范围内，占地4×12米（阀组平台部分外设地面安全钢制护栏及防雨蓬）。

在4×12米范围内，主要布置了火炬燃烧器组、火炬筒体、钢制护栏及防雨蓬、火炬自动点火装置、脱水罐、电气柜、阀组等设备和设施。

火炬系统自动控制系统布置于火炬区的防爆柜内。

整套火炬系统除火炬筒体外全部集成在一个钢制平台上，以便于运输以及安装。

第三章、地面火炬系统具体技术文件

特别说明：

地面火炬系统按排放量设计，满足最大排放流量要求。

3.1、沼气地面火炬放空系统设计说明

本方案设计完全响应招标文件中的技术条款以及该招标文件中所提及的技术标准和规范。

本套火炬采用地面封闭式燃烧器，可有效控制光污染、噪音污染，降低热辐射，火炬系统可保证装置在正常状态及事故状态时产生的放空气能够及时、安全、可靠地放空燃烧，在保障安全情况产生下，满足相关的环保要求。

3.1.1沼气基本特性

序号

成份

含量

mol%

分子量

g/mol

单组份低发热量

MJ/Nm3

单组份密度

kg/Nm3

1

CH4

50%

16.043

35.81692857

0.716205357

2

CO2

50%

44.0095

0

1.964709821

3

混合气

100%

30.02625

17.90846428

1.340457589

气体放空量

1500

Nm3/h

平均分子量

30.03

g/mol

气体重度

1.34

kg/Nm3

质量流量

2010.7

kg/h

总发热量

26862.7

MJ/h

3..1.2沼气完全燃烧时的烟气理论温度

表2.1不同温度下各气体的CP平均热熔

气体组分

850℃

900℃

950℃

1000℃

1100℃

Cp平均热熔kJ/kmol.K

N2

30.93

31.22

31.35

31.5

31.77

CO2

48.5

49.35

49.6

50.1

50.82

H2O（g）

37.68

38.29

38.56

38.89

39.45

O2

32.7

33.02

33.15

33.32

33.6

合计

39

39.6

39.8

40.2

40.7

Q 总放热量，MJ；

26862.7

m 排放气摩尔数，kmol；

67

Cp 气体平均热熔，kJ/kmol.K；

40.7

T1 燃烧温度，℃；

T0 环境温度，℃；

0

理论火焰温度=

3514.5℃

3..1.3理论空气量

甲烷含量50%

烟气温度℃

850

900

950

1000

1100

空气系数τair/CH4

27.6

25.6

23.9

22.3

19.7

过量空气%

190

168

151

134

106

沼气完全燃烧理论空气量:

7142.9 Nm3/h

3.1.4火炬筒体的确定

世界各国对沼气火炬设计中的燃烧温度和停留时间有以下规定：

英国

1000℃下停留时间0.3S

美国

850℃下停留时间0.6-1.0S

新西兰

900℃下停留时间0.3S

1200℃下停留时间0.3S

德国

我公司一般采用美国标准，沼气燃烧所产生的烟气温度为850℃时在筒体

内停留时间0.6-1.0S，所以选取火炬筒体直径1.2米，高度6米。

3.1.5燃烧器分级控制的确定

本火炬系统负约200方，放空气体流量范围宽，为满足燃烧效率不小于99.9%

的要求，保证沼气出口速度以及混风效果。

配置管路DN150,，然后配置一个多管路自混风烧嘴，燃烧范围为30——200方每小时。

3.2、火炬工艺流程

当沼气来管压力高于1KPa，压力变送器将压力信号传输至电控柜，离心风机开启——吹扫20S关闭——激发器工作——打开DN150电动蝶阀——变频风机启动——放散过程（根据压力变化调节变频风机频率）——热电偶检测温度信号、紫外火焰监测器监测火焰信号——点火成功（火焰、温度有一个信号则认为点火成功）————压力低于200Pa——反向关闭DN150电动蝶阀——开启离心风机——吹扫20S关闭（若点火失败则重复上述过程）。

分析仪对沼气气体成分进行在线监测，当氧气含量大于1% 时系统开始报警，超过5%时切断系统。

甲烷含量小于30%时系统开始报警，低于25%时关闭系统。

（注：

沼气压力根据现场实际情况确定，1Kpa仅为参考值。

）

事故直接放空状态运行工艺：

控制阀进行检修或长时间不能正常工作，管路压力超过极限值，人工打开主管道旁通闸阀，关闭直通闸阀，人工点火，并对控制阀组进行检修。

我们公司自1993年成立开始从事火炬系统的自主研发、制造，安全可靠的火炬工艺流程设计目前已有1000多套成功应用于国内外工程项目中，且无一例安全事故发生，绝对安全可靠。

注：

具体工艺详见工艺流程图附件。

3.3、地面火炬结构说明和性能参数

地面火炬的结构主要由地面火炬基础、燃烧器组、火炬筒体、脱水罐、工艺管道等组成。

3.3.1地面火炬基础

本地面火炬的基础包含：

阀组平台的安装基础、火炬筒体的安装基础等。

本地面火炬的基础由我公司提出设计，买方按照火炬现场的地质条件、气

象条件和要求的地震设防烈度，结合设备的安装要求组织施工。

基础的参数和图纸到正式的设计阶段提供。

3.3.2燃烧器组

本工程火炬系统负荷200方，第一级管路DN150,，配置一个多管路自混风烧嘴，由一个DN150电动蝶阀以及三个手动闸阀组成。

火炬在填埋气压力大于

1KPa、甲烷含量大于30%时能实现稳定燃烧，燃烧效率不小于99.9%。

燃烧器的高温部位均采用310SS（0Cr25Ni20）不锈钢，立管采用

304S（0Cr18Ni9）不锈钢。

管径为DN150。

最大处理量：

约200Nm3/h

3.3.3火炬筒体

火炬筒体是用304S不锈钢板焊接成的圆筒体，内表面衬有耐高温的耐火材料，使筒体外表面最高温度小于80℃。

火炬筒体外的最大噪音<75BbA，满足《工业企业厂界噪声标准》

（GB12348-1997）的要求。

火炬筒体高6米，通过接地安装，自身便具